WWW.LI.I-DOCX.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные ресурсы
 

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ...»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Новосибирский государственный университет»

Факультет естественных наук

УТВЕРЖДАЮ

_______________________

«_____»__________________201__ г.

Рабочая программа дисциплины

Введение в информационную биологию

Направление подготовки

020400.68 биология

Квалификация (степень) выпускника

Магистр

Форма обучения

Очная

Новосибирск

2014

Аннотация рабочей программы

Дисциплина «Введение в информационную биологию» является частью профессионального цикла, вариативная часть (профильная дисциплина по выбору) ООП по направлению подготовки 020400.68 «Биология» (квалификация (степень) Магистр). Дисциплина реализуется на факультете естественных наук Национального исследовательского университета Новосибирский государственный университет кафедрой информационной биологии ФЕН НГУ.

Основной задачей дисциплины является знакомство студентов с основными разделами и понятиями системной и компьютерной биологии (геномика, протеомика, эволюционная биоинформатика, математическое и компьютерное моделирование биологических процессов и др.). Рассматривается большое количество комплексных биологических задач, требующих для своего решения системного подхода.



Дисциплина нацелена на формирование общекультурных компетенций ОК-1, ОК-3, ОК-6, профессиональных компетенций ПК-6.

Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: 40 часов лекций, 30 часов практических занятий, 36 ч. самостоятельной работы студента. Программой дисциплины предусмотрен рубежный контроль в форме экзамена. Промежуточный контроль учебной деятельности проводится на каждом занятии в виде устного опроса по материалам предыдущей лекции.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 академических часа.

Цели освоения дисциплины

Дисциплина «Введение в информационную биологию» предназначена для ознакомления студентов с современными представлениями о предмете и основных концепциях информационной биологии, объектов изучения информационной биологии, методах и алгоритмах получения, представления и анализа данных в информационной биологии.

Основной целью освоения дисциплины является получение студентами основополагающих сведений о содержании и возможностях информационной биологии (биоинформатики), возможностях приложения методов информационной биологии, в том числе, теоретического анализа и компьютерного моделирования, к решению фундаментальных и прикладных проблем молекулярной биологии, молекулярной генетики, клеточной биологии, физиологии, биофизики, общей биологии, биомедицины, фармакологии, экологии и задач, возникающих на стыке этих наук с математикой, информатикой и физикой.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса: изучение содержательных основ предмета исследований, понятийного аппарата и методологической базы информационной биологии.

Основной целью освоения дисциплины является ознакомление студентов с современными взглядами на теорию молекулярной эволюции, некоторыми моделями происхождения жизни, методами изучения эволюции макромолекул, некоторыми проблемами молекулярной коэволюции.

Место дисциплины в структуре ООП магистра





Дисциплина «Введение в информационную биологию» входит в вариативную часть профессионального цикла (дисциплина по выбору) ООП по направлению подготовки 020400.68 «Биология».

Дисциплина «Введение в информационную биологию» опирается на следующие дисциплины данной ООП:

Молекулярная биология (молекулярные механизмы реализации генетической информации, репликации, репарации);

Теория эволюции;

Генетика популяций.

Результаты освоения дисциплины «Введение в информационную биологию» используются в следующих дисциплинах данной ООП:

при подготовке дипломной работы.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Введение в информационную биологию»:

общепрофессиональные компетенции:

- способен к творчеству (креативность) и системному мышлению (ОК-1);

способен к адаптации и повышению своего научного и культурного уровня (ОК-3);

способен самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-6)

профессиональные компетенции:

творчески применяет современные компьютерные технологии при сборе, хранении, обработке, анализе и передаче биологической информации (ПК-6).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

иметь представление о предмете информационной биологии и методах, которыми оперирует биоинформатика;

знать основополагающие концепции биоинформатики и круг основных задач, которые решаются в рамках биоинформатики; способы получения, организации и анализа данных;

уметь использовать основные подходы и методы биоинформатики для решения конкретных научно-исследовательских задач.

4. Структура и содержание дисциплины

Структура дисциплины предусматривает чтение лекций и самостоятельную работу студента. Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.

№ п/п Раздел дисциплины Семестр Неделя семестраВиды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах) Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)

Форма промежуточной аттестации (по семестрам)

Лекция Семинары CРC КСР 1.1 Введение в предмет информационной биологии. 3 1 2 2 1 2 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

1.2 Адаптация организмов к экстремальным условиям среды на молекулярном и геномном уровне. 3 2 2 2 1 2 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

1.3 Современные подходы в создании промышленных биотехнологий с использованием методов биоинформатики. 3 3 2 2 1 2 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

1.4 Математические и компьютерные модели эволюции: прямые и обратные задачи. 3 4 2 2 1 2 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

1.5 Компьютерное исследование режимов эволюции генов и генных сетей, онтогенеза. 3 5 2 2 1 2 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

1.6 Математическое и компьютерное моделирование функционирования живых систем на различных иерархических уровнях организации. 3 6 2 2 1 2 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

1.7 Решение задач физиологии методами биоинформатики. 3 7 2 2 1 2 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

1.8 Применение автоматического анализа текстов (Text-mining) для реконструкции ассоциативных генетических сетей. 3 8 6 2 2 4 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

1.9 Компьютерная протеомика: молекулярный дизайн, моделирование и анализ эволюции белков; новая фармакология. 3 9-10 6 2 2 5 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

1.10 Применение ДНК-микрочипов для исследования структуры геномов и экспрессии генов. 3 11 4 2 2 3 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

1.11 Современные методы микроскопии и компьютерного анализа изображений. 3 12 4 5 2 4 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

1.12 Компьютерный дизайн гипотетических генных сетей: от математической модели к эксперименту. 3 13-15 6 5 2 8 Устный опрос перед началом занятий и сдача домашних заданий

19 Экзамен

ИТОГО за семестр 40 30 36 38 Образовательные технологии

Преподавание курса ведется в виде чередования лекций и практических занятий.

Решаемые студентами дома и на практических занятиях задачи, с одной стороны, имеют своей целью закрепление текущего лекционного материала, а, с другой стороны, образуют «серии» задач. Каждая серия задач представляет собой одну большую, комплексную задачу, решение которой требует вовлечения нескольких тем, рассматриваемых на лекциях. Соответственно, в каждой частной задаче серии студенты отрабатывают определённый навык. В конце серии все полученные знания суммируются, что позволяет студентам получить системный взгляд на решаемые предметные (биологические) проблемы.

В начале каждого практического занятия студентам даётся список заданий, которые необходимо разобрать до следующего занятия: какая-то часть заданий решается в терминальном классе непосредственно на практическом занятии, оставшаяся часть решается самостоятельно в виде домашнего задания. В это же время студенты сдают преподавателю задачи, заданные на дом (если таковые имелись) и задачи, заданные на текущем занятии. Кроме того, возможна сдача домашних заданий по электронной почте или другим способом через сеть Интернет.

Помимо выдачи и приёма заданий, преподаватель консультирует студентов в ходе решения задач. При этом если преподавателем фиксируется непонимание одних и тех же вопросов (рассмотренных на лекциях) у двух и более студентов, преподаватель может разобрать эти вопросы более детально «у доски». Иногда для этих целей могут привлекаться сильные студенты, хорошо усвоившие данный материал. Если преподавателем фиксируется непонимание отдельных тем у 60% и более студентов, то преподаватель может внести изменения в план следующих лекций и практических занятий с целью более тщательной проработки трудных вопросов. Возможность такой обратной связи с аудиторией обусловлена тем, что практические и лекционные занятия ведутся одним преподавателем. Это обеспечивает большую гибкость в формировании планов лекционных и практических занятий. Таким образом, на семинарских занятиях реализуется интерактивная форма обучения.

Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

Формой текущего контроля при прохождении дисциплины «Введение в информационную биологию» является контроль посещаемости занятий, ответы на вопросы по пройденному материалу.

Для того чтобы быть допущенным к экзамену, студент должен выполнить следующее:

- в ходе прохождения дисциплины посетить не менее 50 % занятий;

- ответить на вопросы по пройденному и заданному на дом материалу (в начале каждого о занятия).

Примеры вопросов для текущего контроля:

Каким открытиям и достижениям в молекулярной биологии и генетике обязана своим возникновением информационной биология? Привести характеристики генома человека. Назвать информационные технологии, находящие применение в биоинформатике.

Три уровня организации биологических систем ((i) молекулярно-генетический, (ii) организменный, (iii) популяционный и экосистемный) – предмет исследований информационной биологии. Перечислить основные задачи информационной биологии.

Молекулярно-информационные основы функционирования генетических самовоспроизводящихся систем.

Биологические макромолекулы (ДНК, РНК, белки), фундаментальные генетические процессы (репликация, транскрипция, трансляция), генетические сети как объекты исследований информационной биологии.

Общие понятия о методах получения молекулярно-генетических данных (расшифровки пространственной структуры белков; расшифровки (чтения) аминокислотных и нуклеотидных последовательностей; генетической инженерии, трансгенеза, клонирования; технологии ДНК-чипов).

Определение биологических самовоспроизводящихся систем; типы и свойства биологических самовоспроизводящихся систем. Информационные потоки в таких системах. Технологии компьютерного моделирования биологических систем.

Характерные свойства генетических систем. Концепция каталитического гиперцикла М.Эйгена. Рибозимы – новый класс природных молекул РНК. Их роль в возникновении жизни. Селекс-методы для моделирования процессов молекулярной эволюции и получения молекулярных продуктов с заданными свойствами.

Источники изменчивости генетической информации. Эпигенетическая наследственность. Стратегии адаптации генетических систем к условиям внешней среды.

Молекулярная эволюция геномов. Использование метода нуклеотидных замен для датировки событий молекулярной эволюции. Нейтральные мутации и теория Кимуры. Правило Холдейна. Сравнительные характеристики белков транскрипционной и трансляционной машин. Роль дупликаций в эволюции геномов. Горизонтальный перенос генетической информации и его роль в ранней эволюции геномов.

Типы регуляторных контуров самовоспроизводящихся систем и закономерности их эволюции. Основные классы мутаций (повреждающие, нейтральные, адаптивные), их фиксация в популяциях. Компенсаторный эффект отрицательных обратных связей. Отрицательные обратные связи – имманентная причина вырождения самовоспроизводящихся систем. Последствия мутаций для биологических систем с иерархическим управлением. Дестабилизирующий отбор.

Определение генной сети и ее обязательных компонентов. Классы элементарных структур и событий, значимых для функционирования генных сетей. Типы процессов, контролируемых генными сетями. Основные элементы гипотетических генных сетей. Правила описания динамики функционирования генных сетей.

Данные для учета успеваемости студентов в БАРС

Таблица 1.1 Таблица максимальных баллов по видам учебной деятельности.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Семестр Лекции Лабораторные занятия Практические занятия Самостоятельная работа Автоматизированное тестирование Другие виды учебной деятельности Промежуточная аттестация Итого

3 200 0 150 350 0 0 0 700

Программа оценивания учебной деятельности студента

Оценка учебной деятельности студента в ходе обучения по программе курса в течение 3 семестра осуществляется в форме контрольных вопросов, задаваемых перед лекцией по прочитанному материалу.

Лекции:

Оценивается посещаемость, посещение каждой лекции оценивается в 10 баллов.

Практические занятия

Оценивается посещаемость, посещение каждой лекции оценивается в 10 баллов.

Самостоятельная работа

Для оценки качества усвоения материала лекционных и практических занятий проводятся устный опрос по теме предыдущей лекции и сдача домашнего задания. Диапазон оценки от 0 до 10 баллов.

Максимально возможная сумма баллов за все виды учебной деятельности студента за 3 семестр по дисциплине «Введение в информационную биологию» составляет 700 баллов.

Итоговая оценка за семестр складывается из суммы баллов, набранных в семестре и на экзамене. Максимальная сумма баллов в семестре составляет 700 баллов. Устный экзамен оценивается в 40, 60 или 80 баллов в зависимости от оценки: «удовлетворительно», «хорошо» или «отлично» по пятибалльной шкале. Таким образом, максимально возможная сумма составляет 780 баллов.

Для того, чтобы быть допущенным к экзамену студент должен набрать не менее 420 баллов ( 60% из 700 баллов). Допуск к экзамену в случае, если 420 баллов не набраны, решается в индивидуальном порядке с преподавателем. Преподаватель может провести дополнительную контрольную работу или устное собеседование по всему курсу. Если студент набирает 60% баллов от максимально возможных, он может сдавать экзамен, если сумма окажется менее 60% баллов, то ему выставляется за экзамен оценка «неудовлетворительно».

При сдаче студентом сдает устного экзамена, баллы за экзамен суммируются с баллами, набранными в семестре, и в зачетку выставляется итоговая оценка за семестр:

Таблица 2.1 Таблица пересчета полученной студентом суммы баллов по дисциплине «Введение в информационную биологию» в оценку:

620 баллов и более (80%) «отлично»

540–619 баллов (70%) «хорошо»

460–539 баллов (60%) «удовлетворительно»

459 и менее баллов (<60%) «неудовлетворительно»

8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:

1. Дурбин Р., Эдди Ш., Крог А., Митчисон Г. Анализ биологических последовательностей // РХД, 2006 г., 480 стр.

2. Игнасимуту С., Основы биоинформатики. // М.-Ижевск: НИЦ "Регуляторная и хаотическая динамика", Институт компьютерных исследований, 2007. 320 стр.

3. Леск А. Введение в биоинформатику // М.: Бином. Лаб. знаний, 2009., 318 стр.

4. Отв. ред. Н.А. Колчанов, О.В. Вишневский, Д.П. Фурман. Введение в информационную биологию и биоинформатику: Т.2. // Н.: изд. НГУ, 2012, 252 стр.

5. Отв. ред. Н.А. Колчанов, О.В. Вишневский, Д.П. Фурман. Введение в информационную биологию и биоинформатику: Т.4. // Н.: изд. НГУ, 2012, 320 стр.

б) дополнительная литература:

Gene Regulation and Metabolism. Postgenomic Computational Approaches. Ed. By J. Collado-Vides and R. Hofestadt, A Bradford Book, The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, London, England, 2002

Родин С.Н. Идея коэволюции. Новосибирск, «Наука», 1991

9. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Ноутбук, медиа-проектор, экран.

Программное обеспечение для демонстрации слайд-презентаций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с OC ВПО, принятыми в ФГАОУ ВО Новосибирский национальный исследовательский государственный университет с учетом рекомендаций ООП ВПО по подготовке магистров по направлению 020400.68 «Биология».

Авторы:

Колчанов Николай Александрович, академик РАН, заведующий кафедрой информационной биологии ФЕН НГУ, директор ИЦиГ СО РАН;

___________________

подпись

Лашин Сергей Александрович, канд. биол. наук, старший преподаватель кафедры информационной биологии ФЕН НГУ, с.н.с., ИЦиГ СО РАН.

___________________

подпись

Программа одобрена на заседании кафедры информационной биологии Факультета естественных наук НГУ 04 августа 2014 года, протокол № 9 (65).

Секретарь кафедры _____________ Т.А. Бухарина

Похожие работы:

«Согласовано Утверждаю Директор МБОУ ДО Начальник Управления образования "ЦЭВД" Администрации г. Ижевска _Т. Н. Галатова С. Г. Петрова Положение по проведению конкурсной программы на площадке "Рыжие питомцы" в рамках проведения "Рыжего фестиваля — 2017", посвящённого Году экологии в России. Общее положение. Конкурсная программа на площадке "Рыжи...»

«Проект Совет Министров Республики БеларусьПОСТАНОВЛЕНИЕ № г. Минск О некоторых мерах по реализации Закона Республики Беларусь от 18 июля 2016 года "О государственной экологической экспертизе, стратегической экологической оценке и оценке воздействия на окружающую среду"В соотве...»

«Тема открытого урока: " ОПОРА И ДВИЖЕНИЕ". ( Урок анатомии в 8 классе).ПОДГОТОВИЛА И ПРВЕЛАУЧИТЕЛЬ БИОЛОГИИБЕЛЬСКИХ ЕЛЕНА ПЕТРОВНА. Хабаровск 2014 -2015 год Тип урока – обобщающий. ЗАДАЧИ: 1.Обучающая – а ) обобщить, углубить...»

«Подпрограмма Особо охраняемые природные территорииПАСПОРТ подпрограммы Особо охраняемые природные территории государственной программы Ленинградской области Охрана окружающей среды Ленинградской области Полное наименование Подпрограмма Особо охраняемые природные территории гос...»

«Спортивный центр параолимпийской и дефлимпийской подготовки и реабилитации инвалидов Крым, г. Евпатория, п. Заозёрное, Центр расположен на берегу черноморского мелководного побережья Каламитского зал...»

«Конспект урока биологии для 9 класса. Учитель биологии: Мелёхина Елена Борисовна.Тема урока: "Неполное доминирование. Анализирующее скрещивание".Цели:Образовательная: система...»

«Практическая работа "Экологический след" Как выполнить практическую работу1.Ознакомьтесь с текстом "Что такое экологический след?".2.Опишите, что Вы чувствовали, в процессе чтения текста, относительно собственного повседневного поведения.3. Отв...»

«УТВЕРЖДЕНО Постановление Совета Министров Республики Беларусь 20.06.2013 N 504ПОЛОЖЕНИЕО ПОРЯДКЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЭКОЛОГОВ ГЛАВА 1ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ1. Настоящим Положением, разработанным в соответствии со статьей 15-1 Зак...»

«Отчет о работе Общественного совета города Алматы за первое полугодие 2017г. Общественный совет осуществляет свою деятельность на постоянной и системной основе. Офис секретариата находиться по адресу: г.Алматы, пр.Абылайхана 74А, оф. 42....»








 
2017 www.li.i-docx.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.